[发明专利]Cu2PO4OH在钠离子电池正极中的应用

说明书

本发明涉及一种Cu₂PO₄OH在钠离子电池正极中的应用。本发明中Cu₂PO₄OH作为活性材料在钠离子电池正极中应用，具有非常高的放电比容量(400mAh/g)以及较好的循环可逆性。

技术领域

本发明涉及钠离子电池领域，特别涉及一种电极材料在钠离子电池中的应用。

背景技术

钠离子电池具有成本低和环境友好等优点，成为如今研究的热点。常见的钠离子正极材料有层状材料和聚阴离子类材料等。这一类材料在充放电过程中发生的是钠的脱出和嵌入反应，受材料结构的影响，一般要求每摩尔的金属离子只能发生小于或等于1摩尔的钠离子嵌入，在很大程度上限制了这类正极材料的能量密度的提高。与嵌入式材料相比，转化型正极材料在充放电过程中没有结构上的限制,可以发生多电子转移,可实现很高的储钠容量，因此成为研究热点。

发明内容

本发明合成了一种新型的钠离子电池正极材料，并探究其在钠离子电池中的应用可能性。要解决的技术问题是提供一种放电容量高、能量密度高钠离子正极材料。

本发明的技术方案如下：

Cu₂PO₄OH作为正极材料在钠离子电池中的应用。

所述钠离子电池正极材料为碳纳米管担载的Cu₂PO₄OH，碳纳米管的质量为Cu₂PO₄OH的质量的10％-50％。

所述正极材料的制备过程如下：(1)将铜盐和磷酸盐按化学计量比加入去离子水中，待盐完全溶解形成透明溶液后，将其转移到反应釜中，在120-200℃的恒温条件下反应10-48h；(2)将步骤(1)中所得的产物用去离子水洗涤过滤，然后置于烘箱中烘干；

(3)为了提高其导电性，将烘干的样品与碳纳米管进行球磨混合，得到最终产物。

步骤(1)所述铜盐为Cu(NO₃)₂、CuCl₂、CuSO₄其中的一种或两种以上；所述磷源为磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、磷酸钾、磷酸钠中的一种或二种以上。步骤(1)中水热反应的温度为100-200℃；步骤(3)中碳纳米管的质量为Cu₂PO₄OH的质量的10％-50％。球磨转速500-1000r/min，球磨时间为2-12h。

有益效果

由于Cu₂PO₄OH没有可供钠脱嵌的通道，所以为转化型材料。作为钠离子电池正极材料用，其初次比容量可高达350mAh/g，为了提高其导电性，将其与CNT复合，最终进一步提高了其放电比容量，可高达400mAh/g，远远高于现有的绝大部分钠离子电池正极材料的比容量。另外该材料在制备方法上易操作，无需高温煅烧，成本低，而且效果明显，具有工业化前景。

附图说明

图1为实施例1和实施例2的样品组装钠离子电池的初次充放电曲线对比图。

具体实施方式

实施例1

将0.02mol的CuCl₂和0.01mol的NH₄H₂PO₄溶解于装有去离子水的烧杯中，搅拌至呈澄清蓝色溶液，然后转移到聚四氟乙烯内衬中，在恒温120℃条件下水热反应24h。将水热反应产物用去离子水洗涤3次，置于烘箱中烘干得到纯的最终产物Cu₂PO₄OH。

实施例2